【正文】 I 目 錄 摘要 ................................................................ I Abstract........................................................... II 1 緒論 .............................................................. 1 本課題選取的目的及意義 ....................................... 1 目前國(guó)內(nèi)外本課題研究狀況 .................................... 2 本文的主要工作 .............................................. 3 2串行通信理論的有關(guān)概念 ............................................ 5 通信 ........................................................ 5 通信參數(shù) .................................................... 6 工作模式 ..................................................... 6 同步通信與異步通信 .......................................... 7 3 幾種常用串行總線(xiàn)協(xié)議及方案選取 .................................... 8 IIC 總線(xiàn)傳輸協(xié)議 ............................................. 8 SPI 總線(xiàn)傳輸協(xié)議 ............................................ 11 串口通信傳輸協(xié)議 ........................................... 13 80C51 單片機(jī)的串行口的結(jié)構(gòu) ............................ 13 80C51 串行口的控制寄存器 .............................. 13 80C51 單片機(jī)串行口的工作方式 .......................... 15 方案選取 ................................................... 17 4 主從通信系統(tǒng)設(shè)計(jì) ................................................. 18 硬件原理圖設(shè)計(jì) ............................................. 18 軟件的編寫(xiě) ................................................. 19 5主從式總線(xiàn)通信系統(tǒng)仿真 ........................................... 22 6 論文總結(jié) ......................................................... 24 致謝 ............................................................... 25 參考文獻(xiàn) ........................................................... 26 附錄 ............................................................... 27 I 摘 要 在要監(jiān)控的范圍較大或監(jiān)控點(diǎn)數(shù)較多的情況下，就需要把監(jiān)控工作分散進(jìn)行，而把監(jiān)控結(jié)果集中管理。 這就是所謂的分布式監(jiān)控。而分布式監(jiān)控比較常用的一種 通信 方式就是主從式通信了。本文介紹了一個(gè)單片機(jī)做主機(jī)，兩個(gè)單片機(jī)做從機(jī)的小型主從式總線(xiàn)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了主從機(jī)之間的通 信，而且實(shí)現(xiàn)了從機(jī)之間的通信。 本文以主從式通信系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)為主線(xiàn)，首先了 解 串行通信理論的有關(guān)概念 ，由此引出了多臺(tái)設(shè)備間的串行通信模式，并提出了一個(gè)按總線(xiàn)方式將多個(gè)RS232 的發(fā)送 端 并聯(lián)的可行方案。同時(shí)也介紹了單片機(jī)之間的串行通信設(shè)計(jì)。主從式通信的程序由兩部分組成，一部分是主機(jī)的串行通信程序，別一部分是從機(jī)的串行通信程序。因此要設(shè)計(jì)一個(gè)協(xié)議管理主從機(jī)之間的通信。 通信協(xié)議的設(shè)計(jì)主要解決了以下幾個(gè)問(wèn)題： 過(guò)通信協(xié)議進(jìn)行管理，可以對(duì)主從機(jī)之間的通信進(jìn)行規(guī)范化管理，使整個(gè)系統(tǒng)不會(huì) 陷入混亂通信之中。 ，從機(jī)向主機(jī)發(fā)送反饋命令的格式，以及通訊握手和發(fā)送 /接收的具體處理流程 關(guān)鍵字 ：主從式，多機(jī)通信， RS232 串行數(shù)據(jù)通信 II Abstract As large number of observation points are monitored simultaneously,each of the tasks can be controlled through a distributed control system in order to focus on the result of observation. This is called the Distributed Monitoring. The distributed control is monly used as a way of masterslave munication. This article describes a microcontroller to be the host and two small microcontroller to be the slave and by this way to design a masterslave bus munication system. System not only realizes the munication between master and slave, but also realizes the munication between the slaves. This thesis focused on analysis and design of a munications plan for a distributed monitored control the beginning the application background and the layout of the devices are introduced,this leads to the serial munication mode between the introduction a feasible way to let several RS232’s TXDbe in parallel via bus is described. Also introduced the design of serial munication between MCU. Communication protocol designed mainly to solve the following problems： first,for the masterslave munication system design management through munication protocols can be standardized management the master slave this way, the whole system will not into chaos , Design of the host machine to send a munication from the mand format, feedback from the machine to send mands to the format of the host ,Communication handshake and send / receive the specific processes Key Words: Masterslave mode, Mulipleputer munication, RS232 serial date munication 1 1 緒論 為了提高系統(tǒng)管理的先進(jìn)性和安全性，計(jì)算機(jī)工業(yè)自動(dòng)控制和檢測(cè)系統(tǒng)越來(lái)越多地采用集總分散系統(tǒng)。較為常見(jiàn)的形式是由一臺(tái)作管理用的上位主計(jì)算機(jī)(主機(jī) )和多臺(tái)直接參與控制檢測(cè)的下位從計(jì)算機(jī) (從機(jī) )構(gòu)成的主從式多機(jī)系統(tǒng)，主機(jī)和從機(jī)之間以通訊的方式來(lái)協(xié)調(diào)工作。主機(jī)的作用一是要向從機(jī)發(fā)送各種命令及參數(shù)；二是要及時(shí)收集、整理和分析從機(jī)發(fā)回的數(shù)據(jù)，供進(jìn)一步?jīng)Q策和報(bào)表。從機(jī)被動(dòng)地接收、執(zhí)行主機(jī)發(fā)來(lái)的命令，并且根據(jù)主機(jī)的要求向主機(jī)回傳相應(yīng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，報(bào)告其運(yùn)行狀態(tài) [1]。 本課 題選取的目的及意義 由于 計(jì)算機(jī)工業(yè)自動(dòng)控制和檢測(cè)系統(tǒng)越來(lái)越多地采用集總分散系統(tǒng) ，而主從式是其中最為普遍的一種方式 。 51 單片機(jī)由于其出色的性能和便宜的價(jià)格，目前仍然是國(guó)內(nèi)用的最為廣泛的 8位單片機(jī)類(lèi)型，因此選取基于 51 單片機(jī)的主從通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)這個(gè)課題是十分有意義的。通過(guò)這個(gè)課題，不僅對(duì) 51 單片機(jī)有了一個(gè)比較系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)與了解，還可以將所學(xué)習(xí)的單片機(jī)和 C 語(yǔ)言的有關(guān)知識(shí)應(yīng)用到具體的實(shí)際中去。 同時(shí)，通過(guò)本次課題，還可以對(duì)主從通信有一個(gè)大體上的認(rèn)識(shí)了解。通過(guò)查找資料，可以學(xué)習(xí)到各種各樣 的主從通信的方法，也可以通過(guò)對(duì)比學(xué)習(xí)到具體實(shí)際情況下各種方法的具體應(yīng)用。 隨著 計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)的應(yīng)用和微機(jī) 網(wǎng)絡(luò) 的發(fā)展 ,通信功能越來(lái)越顯的重要 。通信既包括計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間 ,也包括計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)之間的信息交換 。 由于串行通信是在一根傳輸線(xiàn)上一位一位的傳送信息 ,所用的傳輸線(xiàn)少 ,并且可以借助現(xiàn)成的電話(huà)網(wǎng)進(jìn)行信息傳送 ,因此 ,特別適合于遠(yuǎn)距離傳輸 .對(duì)于那些與計(jì)算機(jī)相距不遠(yuǎn)的人－機(jī)交換設(shè)備和串行存儲(chǔ)的 外部設(shè)備如終端、打印機(jī)、邏輯分析儀、磁盤(pán)等 ,采用串行方式交換數(shù)據(jù)也很普遍 。 在實(shí)時(shí)控制和管理方面 ,采用多臺(tái)微機(jī)處理機(jī)組成分級(jí)分布控制系統(tǒng)中 ,各 CPU 之間的通信一般都是串行方式 。 所以串行接口是微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)常用的接口 。本次課題的設(shè)計(jì)所采用的方法是用串口通信的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)主從式總線(xiàn)通信系統(tǒng)的。這是因?yàn)?用串行總線(xiàn)技術(shù)可以使 集總分散 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化、系統(tǒng)的體積減小、可靠性提高。同時(shí)，系統(tǒng)的更改和擴(kuò)充極為容易。 MCS51 系列單片機(jī)，由于內(nèi)部帶有一個(gè)可用于異步通訊的全雙工的串行通訊接口，因此可以很方便地構(gòu)成一個(gè)主 從式多機(jī)系統(tǒng)。 2 目前國(guó)內(nèi)外本課題研究狀況 由于 計(jì)算機(jī)工業(yè)自動(dòng)控制和檢測(cè)系統(tǒng)越來(lái)越多地采用集總分散系統(tǒng) ，而主從式是其中最為普遍的一種方式，因此各種各樣主從式總線(xiàn)通信系統(tǒng)的方法不斷涌現(xiàn)。目前比較常用的有利用 IIC 總線(xiàn)傳輸協(xié)議設(shè)計(jì)的主從式總線(xiàn)通信系統(tǒng)，還有的是利用 SPI總線(xiàn)傳輸協(xié)議和 USB協(xié)議以及串口通信等設(shè)計(jì)的主從式總線(xiàn)通信系統(tǒng)。 由于主從式總線(xiàn)通信系統(tǒng)采用的的方法眾多，因此目前國(guó)內(nèi)外一般是根據(jù)實(shí)際情況而采用不同的方法去實(shí)現(xiàn)主從式通信系統(tǒng)的功能。 比如，如果要設(shè)計(jì)的主從式通信系統(tǒng)只是在小范圍內(nèi)傳送數(shù)據(jù)，甚 至只是在板間傳送數(shù)據(jù)，或者要求使用的 I/O 口很少，而對(duì)于數(shù)據(jù)的抗干擾能力的要求不是很高的話(huà)，則采用 IIC總線(xiàn)傳輸協(xié)議是最合適不過(guò)的了 [2]。 IIC 總線(xiàn)支持任何一種 IC 制造工藝，并且 PHILIPS 和其他廠(chǎng)商提供了種類(lèi)非常豐富的 I2C 兼容芯片。作為一個(gè)專(zhuān)利的控制總線(xiàn)， IIC 已經(jīng)成為世界性的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 。 每個(gè)器件都有一個(gè)唯一的地址，而且可以是單接收的器件（例如： LCD 驅(qū)動(dòng)器）或者可以接 收也可以發(fā)送的器件（例如：存儲(chǔ)器）。發(fā)送器或接收器可以在主模式或從模式下操作，這取決于芯片是否必須啟動(dòng)數(shù)據(jù)的傳輸還是僅僅被尋址。 IIC 是一個(gè)多主總線(xiàn)，即它可以由多個(gè)連接的器件控制。 基本的 I2C 總線(xiàn)規(guī)范于 20 年前發(fā)布，其數(shù)據(jù)傳輸速率最高為 100Kbits/s，采用 7位尋址。但是由于數(shù)據(jù)傳輸速率和應(yīng)用功能的迅速增加， I2C 總線(xiàn)也增強(qiáng)為快速模式（ 400Kbits/s）和 10位尋址以滿(mǎn)足更高速度和更大尋址空間的需求 。IIC 總線(xiàn)始終和先進(jìn)技術(shù)保持同步，但仍然保持其向下兼容性。并且最近還增加了高速模式，其速度可達(dá) 。它使得 IIC總線(xiàn)能夠支持現(xiàn)有以及將來(lái)的高速串行傳輸應(yīng)用，例如 EEPROM 和 Flash 存儲(chǔ)器。 而如果需要遠(yuǎn)距離傳 輸數(shù)據(jù)，且對(duì)數(shù)據(jù)傳送的抗干擾能力要求有點(diǎn)高，則可以使用 RS422 或者 RS485 協(xié)議進(jìn)行主從式通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 另外， USB 協(xié)議則是一種比較新型、快速、靈活的總線(xiàn)傳輸方法， 此通信系統(tǒng)通常只有一個(gè)主機(jī)，利用此方法設(shè)計(jì)的通信系統(tǒng)有如下特點(diǎn)： (1)適用范圍廣泛，適用于數(shù)碼相機(jī)，高速數(shù)據(jù)采集等多種設(shè)備；